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一些电容测量方法及其ATE实现

一些电容测量方法及其ATE实现

对于ATE而言,较为简单易行的电容测量方法是恒流放(充)电,或是恒压充(放)电的方法:' m  t  z) i5 x
1. 恒流放电, Z, s  ?5 q# L( d1 ]6 j% A2 G
因为Q = C*V = I*T,所以C = I*T/V。用ATE的driver将电容充到某一电压后,关断driver,利用可编程的Isink为电容放电,通过comparator比较,多次search获取时间。" U! w+ f% R6 u. p
2. 恒压充电(RC时间常数法)& X+ X$ C' E* `! p- E* Y) h! H
在电容上串联一个电阻到driver(也可只利用driver的输出电阻,视情况而定),在某一时刻driver给出一个电压上升;在被测电容与电阻的连接点用另一通道search电容上的电压变化,取得时间常数并计算C。: v7 p- ]' Q  S: D" d
以上两种做法的优点是在ATE上简单易行--两者都只需用到ATE上常规的数字通道,以及基于search的时间测量功能;另外可以测从几十pF到几百uF的大范围的容值。缺点是精度有限,往往须做校正,比如,RC法的实际计算式为C = A*1/R*T + B,这里A与B分别是对直线的斜率与零位偏移的校正,其中A需用标准电容校正,B可以用开路校正。
( r7 p3 t. e3 U此外在设计测试参数时可以做一些简单的理论计算,比如对于恒流放电法有,
) M: e8 L; F8 s- NdC = T/V * dI + I/V * dT - I*T/V^2 * dV% q- `) x# j2 J6 P, O" y
| dC | < T/V * dI + I/V *  dT + I*T/V^2 * dV = C/I * dI + C/T * dT + C/V * dV* ?( V7 I; D% O3 x( Y
在ATE上,一般上式第三项比前两项要小些。在V一定的情况下,前两项的IT相互关联,在此基础上可以进一步计算出I与T之间的一个最佳平衡点,使得C的误差较小。
, H) |/ n$ h( T5 v% }# u- P* w+ f; W- C" k1 }+ m
除了上述方法之外,另有一些交流方法,比如自动平衡(auto-balancing)法。* E8 Z+ X! k- l2 k0 w0 ~6 q; K
8 i) B: t  F8 d( g7 v
这是一个通用的低频交流小信号测量阻抗的方法,优点是精度高,更可排除并联电容的影响。一些低端的LCR meter中用单运放实现了这样的自动平衡电桥,而高端的LCR meter则要复杂得多(可参见US patent #6956380,应用于Agilent的一些LCR meter中)。; H$ @9 A  i6 F# C
在ATE上的一般的电容测量,可用单运放实现电路(实际上高端LCR meter中的那堆东西也不是一般人随便能搭出来的)。不过对于测容值过大的电容,因为运放输入电容太大将导致极点向低频方向移动,从而限制了AC频率(为保证运放响应的线性,AC频率更是远低于极点频率)。另外,AWG发生的信号中不可避免的有高次谐波,其在极点附近可能使运放输出端电压峰峰值偏离预期,这种情况下可利用ATE的FFT或DFT功能仅获得AC频率上的电压幅度,排除其它频率上的干扰。
' a3 [/ a5 x) d* R
* z/ U$ i5 b6 r一些网上资料:/ P- @5 \9 b- y; v  C
http://www.pupman.com/listarchives/1998/April/msg00625.html
. G* h1 k) G0 NAglient Impedance Measurement Handbook
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